[發明專利]一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法

在審

• 申請號: 201710826075.9
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107482682A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 羅安;黃旭程;寧倩;何志興;徐千鳴;劉舒怡;王霞;劉振
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

技術領域

本發明涉及一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法，特別是公開了一種基于濾波電容電壓的LCL前饋控制策略的離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法。

背景技術

微電網作為“綠色電力”，是解決能源短缺及環境污染問題的重要途徑，因而受到了國內外學者的廣泛關注。由于微電網中大多數分布式電源需通過電壓型逆變器并入微電網，且離網模式下的微電網沒有配電網的鉗位作用，電能質量受微電網中的非線性負荷影響較大。因此，離網模式下，微電網的電能質量問題和逆變器的功率均分問題成為研究熱點。

在并網模式，公共連接點電壓由配電網進行鉗位，若配電網阻抗較小，非線性負荷產生的諧波電流幾乎不會在公共母線電壓上形成諧波壓降。而在離網模式下，逆變器需要給負載提供直接的電壓和頻率支撐，若不對諧波進行控制，逆變器輸出正弦波電壓，對諧波而言相當于短路狀態，諧波將自動根據線路阻抗大小進行分流，諧波電流流過線路阻抗在交流母線電壓上形成諧波壓降，導致母線電壓發生畸變，影響到其他線性負荷的正常使用。

在諧波的控制方面，分布式電源集成諧波抑制功能成為研究熱點。合作的諧波濾除策略，在傳統有功無功下垂策略的基礎上引入諧波功率下垂策略實現諧波功率在多臺分布式電源間的均分。單次諧波功率的下垂策略，有效提高公共母線電壓質量。引入諧波虛擬阻抗策略，調節分布式電源對諧波的等效阻抗，抑制線路阻抗差異對諧波分配的影響，實現諧波電流在多臺分布式電源間的均分。這些諧波控制策略以實現諧波均分和改善公共連接點母線電壓質量為目的，但以犧牲分布式電源自身輸出電流質量為代價。在離網模式下，負荷的有功和無功電流全部由分布式電源提供，分布式電源既要承擔發電功能又要提供諧波補償功能，易使諧波補償功能與主要的發電功能形成容量沖突；另外，離網模式下分布式電源常采用功率下垂控制策略，大量諧波電流涌入分布式電源加大了基波有功和無功功率的計算難度。

有源濾波器作為新型的電力電子裝置，是諧波抑制的有效手段，特別是LCL型有源濾波器相比L型和LC型，具有更好的開關頻率衰減效果，但LCL型濾波器為三階系統，使系統穩定性降低。已有文獻提出的有源阻尼策略，采用直接控制網側電感電流的方法，雖然可以獲得較高的控制精度，但系統穩定性差，需引入電容電流內環反饋提高系統阻尼，增加了系統的復雜性。濾波器側電感電流單閉環控制為對網側電流的間接控制方法，系統穩定性極強，實現簡單，但受并聯電容的影響，網側電感電流和濾波器側電感電流存在較大相移和幅值偏差，影響控制精度。其次，這兩種控制方式都易受電網側電壓擾動影響。一種適用于逆變器側電流反饋LCL并網逆變器的完全電網電壓前饋控制策略，可以實現入網電流不受電網電壓畸變的影響，但沒有很好解決間接控制方式的控制精度受濾波電容影響問題。

本發明所解決的技術問題是:針對現有技術的不足，提供一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法，提高逆變器功率均分精度、減小公共連接點電壓偏差和改善微電網電能質量。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法，包括分布式電源控制方法和有源濾波器控制方法：

1)在諧波域，由分布式電源實現諧波電流均分，有源濾波器對單臺分布式電源輸出電流進行治理，實現改善微電網電能質量的目標；

2)在基波域，分布式電源以功率均分作為控制目標，有源濾波器以穩定公共連接點電壓為控制目標。

分布式電源實現諧波電流均分的步驟如下：

1)在離網模式下，采用無互連線的下垂控制方法來控制各自輸出的有功無功功率均分，得到指令電壓信號V_Gdroop，其控制形式為：

式中：ω_i、E_i分別為分布式電源輸出電壓角頻率和幅值；ω^*、E^*分別為分布式電源空載輸出電壓角頻率和幅值；m、n為下垂控制系數，由ω_i、E_i合成電壓環的指令電壓信號V_Gdroop為：